(57)【要約】【課題】光源を配置する際などに、破損が起こりにくいリフレクターを得る。【解決手段】光源装置２０の近傍に配置され、光源装置２０から射出される光を反射して集光するリフレクターであって、シリコン基板１０１の異方性エッチングにより形成された斜面１０６と、斜面１０６上に形成された反射部１０２と、斜面１０６で囲まれた、光源装置２０を配置するための溝１０７を備え、斜面１０６の先端領域が、丸みを持った形状に形成されている。【選択図】図３
2010165613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の近傍に配置され、前記光源から射出される光を反射して集光するリフレクターで
あって、
シリコン基板の異方性エッチングにより形成された斜面と、
前記斜面上に形成された反射部と、
前記斜面で囲まれた、前記光源を配置するための溝と、を備え、
前記斜面の先端領域が、丸みを持った形状に形成されている、ことを特徴とするリフレ
クター。
【請求項２】
前記斜面は、シリコンの（１１１）面を含むことを特徴とする、
請求項１に記載のリフレクター。
【請求項３】
前記斜面の先端領域の丸みは、水素アニール処理によって形成されたものであることを
特徴とする、請求項１に記載のリフレクター。
【請求項４】
前記反射部は、金属膜を含むことを特徴とする、
請求項１に記載のリフレクター。
【請求項５】
前記反射部は、誘電体多層膜を含むことを特徴とする、
請求項１に記載のリフレクター。
【請求項６】
光源と、
前記光源の近傍に配置され、前記光源から射出される光を反射して集光するリフレクタ
ーと、
前記リフレクターを通った前記光を均一化するロッドインテグレータと、
前記光源から発生する熱を放散させるためのヒートシンクと、を備え、
前記リフレクターは、
シリコン基板の異方性エッチングにより形成された斜面と、
前記斜面上に形成された反射部と、
前記斜面で囲まれた、前記光源を配置するための溝と、を備え、
前記斜面の先端領域が、丸みを持った形状に形成されている、ことを特徴とする、光源
モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の光源モジュールと、
前記光源モジュールを通った前記光を、画像情報に応じて変調する光変調部と、
前記光変調部からの像光を投射する投射レンズと、を備えた画像形成装置。
【請求項８】
異方性エッチングにより、シリコン基板に斜面を形成する第１工程と、
前記シリコン基板に水素アニール処理を施し、前記斜面の先端領域を、丸みを持った形
状に形成する第２工程と、
前記斜面上に反射膜を形成する第３工程と、を有するリフレクターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リフレクター、光源モジュール、画像形成装置、及びリフレクターの製造方
法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
照明装置やプロジェクターでは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源や、レーザー光
源からの出射光を所望の方向へ反射させるため、リフレクター（反射ミラー）を光源近く
に配置する。
【０００３】
特許文献１に記載された半導体レーザー装置では、シリコンのエッチングにより形成さ
れる結晶面を利用して、Ｖ状の溝を形成し、その表面を反射ミラーとして利用することに
より、半導体レーザーから出射される光の方向を変えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３１５６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、通常、シリコンのエッチングを行うと、結晶面の縁に鋭い角部が形成される。
このような角部は脆いため、溝の内部に光源等を配置する際に角部が破損し、破片などの
ゴミが反射ミラー表面へ付着するなどの問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、破損が起こりにくいリフレクター、光源モジュール、画像形成装置
、及びリフレクターの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るリフレクターは、光源の近傍に配置され、前記光源から射出される光を反射
して集光するリフレクターであって、シリコン基板の異方性エッチングにより形成された
斜面と、前記斜面上に形成された反射部と、前記斜面で囲まれた、前記光源を配置するた
めの溝と、を備え、前記斜面の先端領域が、丸みを持った形状に形成されているものであ
る。
【０００８】
本発明によれば、斜面の先端領域の強度が向上し、光源を溝に配置する際などに、接触
によりシリコン基板の先端が破損するのを防止することができる。これにより、破損によ
って発生するシリコン片の付着による、反射部の反射性能の劣化を防止することができる
。これにより、光源から射出される光の利用効率をより高めることができる。
【０００９】
また、前記斜面は、シリコンの（１１１）面を含むものである。
これにより、シリコンのエッチングにより形成される（１１１）面を利用して斜面を形成
できる。（１１１）面の傾斜は基板表面に対して５４．７度であり、光の反射面として理
想的な角度である６０度に非常に近い傾斜が形成される。
【００１０】
また、前記斜面の先端領域の丸みは、水素アニール処理によって形成することができる
。
水素アニール処理を行うことで、斜面の先端領域に丸みを持たせて強度を向上させるこ
とができるだけでなく、斜面の平坦化にも効果があり、これにより反射部の反射率を向上
させることができる。
【００１１】
前記反射部は、金属膜を含むものとすることができる。
金属膜としては、アルミなどの波長選択性の無い材料を用いることが望ましい。
また、前記反射部は、酸化チタン等を含む誘電体多層膜を含むものとしてもよい。
【００１２】
本発明に係る光源モジュールは、光源と、前記光源の近傍に配置され、前記光源から射
出される光を反射して集光するリフレクターと、前記リフレクターを通った前記光を均一
化するロッドインテグレータと、前記光源から発生する熱を放散させるためのヒートシン
クと、を備え、前記リフレクターは、シリコン基板の異方性エッチングにより形成された
斜面と、前記斜面上に形成された反射部と、前記斜面で囲まれた、前記光源を配置するた
めの溝と、を備え、前記斜面の先端領域が、丸みを持った形状に形成されているものであ
る。
【００１３】
本発明によれば、斜面の先端領域の強度が向上し、光源を溝に配置する際などに、接触
によりシリコン基板の先端が破損するのを防止することができる。これにより、破損によ
って発生するシリコン片の付着による、反射部の反射性能の劣化を防止することができる
。これにより、光源から光軸に対して比較的大きな角度を成す光束が射出されても、光軸
に対して比較的小さな角度を成す光束に変換することができる。
【００１４】
本発明に係る画像形成装置は、上記の光源モジュールと、前記光源モジュールを通った
前記光を、画像情報に応じて変調する光変調部と、前記光変調部からの像光を投射する投
射レンズと、を備えたものである。
本発明によれば、光源モジュールのリフレクターの破損が起こりにくく、かつ光源光を
効率よく利用することができる。
【００１５】
本発明に係るリフレクターの製造方法は、異方性エッチングにより、シリコン基板に斜
面を形成する第１工程と、前記シリコン基板に水素アニール処理を施し、前記斜面の先端
領域を、丸みを持った形状に形成する第２工程と、前記斜面上に反射膜を形成する第３工
程と、を有する。
【００１６】
本発明によれば、エッチングにより形成される斜面の先端領域の強度が向上し、光源を
溝に配置する際などに、接触によりシリコン基板の先端が破損するのを防止することがで
きる。これにより、破損によって発生するシリコン片の付着による、反射部の反射性能の
劣化を防止することができる。これにより、光源から光軸に対して比較的大きな角度を成
す光束が射出されても、光軸に対して比較的小さな角度を成す光束に変換することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１による、光源モジュールを含むプロジェクターの構成を示す側面図である。
【図２】光源装置の構成を示す断面図である。
【図３】光源モジュールのリフレクター部分を拡大して示した図である。
【図４】実施の形態１による、リフレクターの製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１９】
図１は、実施の形態１による、光源モジュール１０を含むプロジェクター（画像形成装
置）９０の構成を示す側面図である。
プロジェクター９０は、光源モジュール１０と、光源モジュール１０を経た照明光によ
って照明される光変調部５０と、光変調部５０からの像光をスクリーン（不図示）に投射
する投射レンズ６０とを備える。
【００２０】
光源モジュール１０は、光源光を発生する光源装置２０と、シリコン基板１０１、反射
部１０２、ヒートシンク１０３、及びロッドインテグレータ１０４を備えている。本実施
形態に係るリフレクターは、シリコン基板１０１と反射部１０２を含む。
【００２１】
光源モジュール１０は、光源装置２０から射出される光源光を集光しつつ均一化し、光
変調部５０を均一に照明するための装置である。
【００２２】
光源装置２０は、ヒートシンク１０３の上に周囲を反射部１０２に囲まれるように配置
されている。図２に示すように、光源装置２０は、所望の波長域の光源光を発生する発光
装置２２を、電源配線等を備える回路基板２４上に実装したものである。発光装置２２は
、固体発光素子であるＬＥＤチップ３１を光源として内蔵する光源パッケージであり、こ
のＬＥＤチップ３１は、樹脂、セラミック等で形成された平坦な支持台２３上にマウント
されている。ＬＥＤチップ３１は、その上面に矩形領域の発光部３２を有しており、回路
基板２４からの電力供給を受けて、この発光部３２から光源光を射出する。なお、発光部
３２から射出される光源光は、多くが光軸ＯＡに沿った正面方向に射出されるものである
が、光軸ＯＡに垂直な横方向にも一部射出される。
【００２３】
ロッドインテグレータ１０４は、光軸ＯＡのまわりに対称な、中空の筒状の外観を有し
、光源装置２０から光変調部５０に向かって、先広がりのテーパー形状の導光空間ＬＳを
形成している。これにより、光源装置２０から光軸ＯＡに対して比較的大きな角度を成す
光束が射出されても、光変調部５０に入射する際には、光軸ＯＡに対して比較的小さな角
度を成す光束に変換することができる。
【００２４】
シリコン基板１０１は、ロッドインテグレータ１０４の光入射口を塞ぐように固定され
ている。
反射部１０２は、図１に示すように、光源装置２０の周辺に配置され、光軸ＯＡに対し
て約６０度傾斜している。これにより、発光装置２２の側方に射出された光源光が反射部
１０２によって光軸ＯＡ方向前方に折り曲げられて光軸ＯＡに略沿って進む。これにより
、発光装置２２からの光源光を無駄なくロッドインテグレータ１０４内に取り込むことが
できる。これにより、発光装置２２から射出される光源光の利用効率を高めるとともに、
光変調部５０を正面方向から少ない傾き成分で照明することができる。
【００２５】
ヒートシンク１０３は、光源装置２０から発生する熱を放散させるために設けられてお
り、熱伝導率の高い金属などで形成されている。
【００２６】
光変調部５０は、光源モジュール１０からの均一化された照明光を入射させる液晶パネ
ル５１と、液晶パネル５１を挟むように配置される１組の偏光フィルタ５３，５４とを備
える。液晶パネル５１と、これを挟む一対の偏光フィルタ５３，５４とは、照明光を２次
元的に輝度変調するための液晶ライトバルブを構成する。
【００２７】
投射レンズ６０は、適当なレンズ群からなる投射光学系であり、光変調部５０を経た像
光を適当な拡大率でスクリーン（不図示）に投射する。
【００２８】
図３は、本実施形態による光源モジュール１０のリフレクター部分を拡大して示した図
である。図に示すように、シリコン基板１０１をエッチングすることにより形成された斜
面１０６で囲まれた溝１０７に、光源装置２０が配置されている。斜面１０６は、シリコ
ンの（１１１）面に相当する。
【００２９】
斜面１０６を含むシリコン基板１０１の表面には光反射膜１０５が形成されており、斜
面１０６部分が反射部１０２を構成している。また、図中Ａに示す斜面１０６の先端領域
が、丸みを持った形状に形成されている。
【００３０】
本実施形態による、リフレクターの製造方法について説明する。
まず、シリコンの異方性エッチングにより、斜面１０６を形成する。シリコン基板に酸
化膜等によるエッチングマスクを形成し、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液や水酸化テト
ラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液を用いてエッチングを行うことにより、図４（
Ａ）に示すように、（１１１）面を側面とする溝１０７が形成される。
エッチングの条件については、例えばシリコン基板１０１の厚さが３００μｍの場合、
基板片側面からのみのエッチングで、３８ｗｔ％のＫＯＨ水溶液を用いて、１１０℃で１
時間１０分程度の条件で、行うことができる。なお、シリコン基板１０１の厚さは、光源
装置２０の高さよりも大きいことが望ましい。光源装置２０が溝１０７内に収まることに
より、出射光の集光の効率を高めることができる。
【００３１】
図４（Ａ）に示すように、エッチングにより形成された（１１１）斜面の先端領域（図
中Ａに示す領域）には鋭い角部が形成される。この角部は脆いため、このままの状態でシ
リコン基板１０１の表面に光反射膜１０５を形成してリフレクターとした場合、図４（Ｂ
）に示すように溝１０７に光源装置２０を配置する時に、この角部に光源装置２０が接触
し、図４（Ｃ）に示すように角部が破損してしまう恐れがある（図中Ａに示す領域）。破
損によって生じたシリコン片は、反射部１０２の光反射膜１０５に付着し、反射性能を劣
化させる恐れがある。
【００３２】
そこで、本実施形態では、エッチングにより形成された（１１１）斜面の先端領域が、
丸みを持った形状になるように処理を施す。丸みは、水素アニール処理を施すことにより
形成することができる。具体的な処理条件については、水素雰囲気１０Ｔｏｒｒの条件下
で、１１００℃で５分程度の処理を行うことにより、数μｍ程度の丸み形状を形成するこ
とができる。
【００３３】
丸み形状を形成した後で、光反射膜１０５を形成することにより、図３に示すようなリ
フレクターが形成される。これにより、斜面１０６の先端領域の強度が向上し、破損によ
り発生するシリコン片による、反射部１０２の反射性能の劣化が防止できる。また、水素
アニール処理を行うことで、斜面１０６の平坦化にも効果があり、これにより反射部１０
２の反射率を向上させることができる。
【００３４】
光反射膜１０５は、アルミなどの金属膜とすることができる。また、酸化チタン等を含
む誘電体多層膜としてもよい。光反射膜１０５の材料は限定されないが、波長選択性の無
い材料を用いることが望ましい。なお、光反射膜１０５の形成はスパッタリングや蒸着な
どの方法で行うことができる。
【００３５】
シリコン基板１０１のエッチングにより、一辺が２〜３ｍｍ程度の底面を持つ溝１０７
が形成され、これは、光源装置２０がほぼ隙間無く配置できる大きさとなる。また、エッ
チングにより形成される（１１１）斜面１０６の傾斜は基板表面に対して５４．７度であ
り、光の反射面として理想的な角度である６０度に非常に近い傾斜が形成される。
【００３６】
以上のように、本実施形態によれば、光源モジュール１０のリフレクターを、シリコン
のエッチングにより形成される（１１１）面を利用して形成し、さらに、形成された斜面
１０６の先端領域の角部を丸める処理を施すようにしたので、斜面１０６の先端領域の強
度が向上し、シリコン基板１０１の破損を防止することができる。これにより、破損によ
って発生するシリコン片による、反射部１０２の反射性能の劣化が防止できる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  光源モジュール、１０１  シリコン基板、１０２  反射部、１０３  ヒートシンク
、１０４  ロッドインテグレータ、１０５  光反射膜、１０６  斜面、１０７  溝、２０
光源装置、２２  発光装置、２３  支持台、２４  回路基板、３１  ＬＥＤチップ、３
２  発光部、５０  光変調部、５１  液晶パネル、５３，５４  偏光フィルタ、６０  投
射レンズ、９０  プロジェクター
【図１】
2010165613.tif 000003
【図２】
2010165613.tif 000004
【図３】
2010165613.tif 000005
【図４】
2010165613.tif 000006